Deux films d'encapsulation fréquemment utilisés pour les modules à double vitrage sont l'EVA (copolymère d'éthylène-acétate de vinyle) et le POE (copolymère d'éthylène-octène). Aujourd'hui, certains producteurs emballent leurs produits avec de l'EVA, d'autres avec du POE, et certains commencent à utiliser des emballages hybrides qui combinent le POE et l'EVA. Dès lors, est-il préférable de choisir le POE ou l'EVA pour les modules à double vitrage ? Pour ceux qui travaillent dans ce domaine, c'est une question à laquelle il faut réfléchir.

Le principal composant d'un système de production d'énergie solaire est un module de cellules solaires, parfois appelé panneau solaire ou module photovoltaïque. Son rôle est de transformer l'énergie solaire en énergie électrique afin qu'elle puisse être stockée dans la batterie ou utilisée pour alimenter une charge.

Les modules photovoltaïques, principal composant des centrales solaires, sont divisés en deux catégories en fonction de leur conditionnement : les modules à simple vitrage et les modules à double vitrage. Les cellules bifonctionnelles ont progressé rapidement avec l'industrie de la production d'énergie solaire. La majorité des composants de cellules bifaciales sur le marché aujourd'hui sont emballés avec du verre double, tandis que certains ont également des faces arrière transparentes.

Selon Bloomberg New Energy Finance (BNEF), les modules de batterie bifaciale représenteront une part de marché de plus de 90% d'ici 2022. Dans l'intervalle, les modules à double vitrage deviendront le type de module le plus populaire, les feuilles de fond transparentes ayant une part de marché comparativement limitée.

La longévité et l'efficacité de la production d'énergie des modules solaires sont directement influencées par la qualité de l'emballage de la batterie. Le PID et d'autres performances sont fortement influencés par le film d'emballage. Il est donc essentiel de choisir le bon type de film.

Qu'est-ce qu'un PID ?

Le terme PID, ou dégradation induite par le potentiel, désigne le processus par lequel une quantité importante de charge s'accumule à la surface de la batterie, la rendant inefficace et produisant une forte diminution de la puissance de l'élément de la batterie.

Le cadre en alliage d'aluminium du module doit être mis à la terre afin de respecter les exigences techniques en matière de protection contre la foudre, et une tension continue relativement élevée se forme entre le cadre en aluminium et les éléments de la batterie. Il n'est pas possible pour l'EVA d'atteindre une isolation de 100% pour les composants emballés. La vapeur d'eau pénètre dans le composant pendant son utilisation à travers la feuille arrière, le gel de silice et d'autres couches, décomposant l'EVA et libérant de l'acide acétique en mouvement libre qui précipite sur la surface du verre. Les ions sodium créés par la réaction alcaline sont libres de se déplacer. Lorsqu'un champ électrique externe est appliqué, les ions sodium se déplacent vers la surface de la batterie et se rassemblent dans la couche qui agit comme un antireflet, ce qui réduit la puissance du module.

Quels sont les avantages et les inconvénients du film d'emballage EVA ?

L'EVA et divers additifs, notamment des épaississants, des agents de réticulation, des antioxydants, des stabilisateurs de lumière, etc. constituent la majorité du film EVA. Avant 2014, l'EVA était le matériau de choix pour l'emballage des modules solaires en raison de son faible coût, de sa résistance supérieure au vieillissement et de ses excellentes performances d'emballage. Cependant, ses défauts en matière de PID sont également très clairs.

La possibilité de surmonter les défauts intrinsèques de l'EVA semble être fournie par le développement de composants en double verre. La perméabilité à l'eau faible ou inexistante des composants en double verre élimine le problème de la résistance à l'hydrolyse de l'EVA, car le verre a un taux de transmission de la vapeur d'eau pratiquement nul.

Les problèmes de pénétration de la vapeur d'eau au bord des modules à double vitrage et l'efficacité insuffisante de l'anti-PID qui en découle restent cependant sans solution.

Avantages et difficultés du film d'emballage POE

Le POE est un nouveau type d'élastomère thermoplastique polyoléfinique présentant une distribution restreinte de comonomères, une distribution étroite de masse moléculaire relative et une structure contrôlée, qui a été développé à partir de catalyseurs métallocènes. Le POE est une barrière très efficace contre les ions et la vapeur d'eau. Seul 1/8 de l'EVA est transmis par la vapeur d'eau. Il possède des qualités anti-âge exceptionnelles et ne vieillit pas en produisant des composés acides. Il s'agit d'un matériau photovoltaïque très fiable et efficace. Le matériau de choix pour les films enveloppant les composants.

Le film POE possède des qualités supérieures de barrière à l'humidité et d'antivieillissement, mais en raison de son coût élevé en particules et de ses performances de traitement inférieures à celles de l'EVA, le marché du POE n'a pas encore été totalement ouvert. Jusqu'à récemment, les fabricants de fonds de panier qui ont connu les difficultés posées par le double vitrage ont également contribué à la création du film POE.

Le film POE a connu une augmentation de volume et une baisse de prix depuis 2017, bien que sa part de marché soit restée stable. En outre, à partir de 2020, le POE a eu une grande chance de prendre des parts de marché en raison de pénuries importantes d'EVA et de fortes hausses de prix. De nos jours, le film POE est pratiquement universellement utilisé pour les modules à double vitrage, et de nombreux propriétaires de panneaux solaires à double vitrage ont déjà commencé à utiliser le film POE.

L'avenir est encore indéterminé et la concurrence est rude !

Mais le film EVA approche également d'un point de basculement. Les utilisateurs finaux sont généralement plus conscients des coûts des composants en raison de la pression exercée par un accès à Internet plus économique et par la diminution des subventions. Afin de réduire les dépenses ou de faire face aux problèmes d'approvisionnement en POE, certains fabricants de composants ont commencé à utiliser des techniques d'emballage mixtes d'EVA et de POE. Parallèlement, les modules à double vitrage ont commencé à utiliser des conceptions de cadre en raison de la popularité croissante des grands modules à plaquettes de silicium ; l'EVA offre une fluidité de traitement supérieure à celle du POE. Certains fabricants de modules affirment que l'EVA peut être utilisé avec les modules à double vitrage dotés de cadres.

L'utilisation du film EVA pour les modules à double vitrage est une bonne idée en raison des progrès réalisés à la fois dans la technologie de production du film EVA et dans les performances anti-PID des cellules de batterie. La production de films POE bénéficiera davantage de la forte concurrence que le film EVA a apportée. Les entreprises réduisent les coûts du POE, accélèrent la réduction des coûts et l'amélioration de l'efficacité, et soutiennent l'expansion du secteur solaire.